1、Enzyme第第 七七 章章 酶酶1酶在生物体内的重要性n新陈代谢是生命活动的基础，是生命活动最重新陈代谢是生命活动的基础，是生命活动最重要的特征。而构成新陈代谢的许多复杂而有规要的特征。而构成新陈代谢的许多复杂而有规律的物质变化和能量变化，都是在酶（律的物质变化和能量变化，都是在酶（enzyme）催化下进行的。生物的生长发育、繁殖、遗传、催化下进行的。生物的生长发育、繁殖、遗传、运动、神经传导等生命活动都与酶的催化过程运动、神经传导等生命活动都与酶的催化过程紧密相关，可以说，没有酶的参与，生命活动紧密相关，可以说，没有酶的参与，生命活动一刻也不能进行。一刻也不能进行。2生活中的酶34感谢你的
2、观看2019年5月245感谢你的观看2019年5月24 酶的应用6感谢你的观看2019年5月24酶的研究意义7感谢你的观看2019年5月24第一节第一节 酶的概念酶的概念n目前将生物催化剂分为两类目前将生物催化剂分为两类蛋白质蛋白质 、核酸核酸n酶是一类由活细胞产生的，酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物对其特异底物具有高效催化作用具有高效催化作用生物生物大分子大分子，绝大部分绝大部分酶是蛋白质。酶是蛋白质。8感谢你的观看2019年5月24关于酶化学本质的分歧上世纪上世纪80年代初，年代初，Cech和和Altman分别发现了具有催化活分别发现了具有催化活性的性的RNA，这引起了对酶定义的分歧。
3、有人认为，这引起了对酶定义的分歧。有人认为，“酶是具有催化活性的蛋白质酶是具有催化活性的蛋白质”，所以具有催化活性，所以具有催化活性的的RNA属于一类新发现的具有催化活性的生物大分子，属于一类新发现的具有催化活性的生物大分子，应该给它们起一个新的名字。也有人认为，应该给它们起一个新的名字。也有人认为，“酶是具酶是具有催化活性的生物大分子有催化活性的生物大分子”，具有催化活性的，具有催化活性的RNA是是酶新发现的成员，以前认为酶的化学本质都是蛋白质酶新发现的成员，以前认为酶的化学本质都是蛋白质的概念是错误的。的概念是错误的。9感谢你的观看2019年5月24对RNA型催化剂的命名Cech等人取等人
4、取RNA的词头（的词头（ribonucleic acid）和酶的词尾和酶的词尾（e n z y m e）将 具 有 催 化 活 性 的将 具 有 催 化 活 性 的 R N A 命 名 为命 名 为“ribozyme”。从这个名称来看，从这个名称来看，ribozyme是和是和enzyme并列的一类物质，而不是属于并列的一类物质，而不是属于enzyme的一类物质。在的一类物质。在英汉生物学词汇（第二版）中，对英汉生物学词汇（第二版）中，对ribozyme的翻的翻译是这样的：译是这样的：“核酶，核糖核酸拟酶，酶性核糖核核酶，核糖核酸拟酶，酶性核糖核酸酸”。ribozyme至今还没有一个得到大家公认
5、的准确至今还没有一个得到大家公认的准确译名译名,目前最常用的是目前最常用的是“核酶核酶”。曾经有人提出造一个。曾经有人提出造一个新字来翻译新字来翻译ribozyme，即即“”，但没有得到大家的，但没有得到大家的认可。认可。10感谢你的观看2019年5月24抗体酶(Abzymes)1986年，年，Schulz和和Lerner两个实验室同时报道他两个实验室同时报道他们成功地得到了具有酶催化活性的抗体。这就们成功地得到了具有酶催化活性的抗体。这就是抗体酶。抗体酶是用过渡态底物的类似物作是抗体酶。抗体酶是用过渡态底物的类似物作为半抗原，免疫动物得到的抗体，这种抗体就为半抗原，免疫动物得到的抗体，这种抗
6、体就可能具有酶活力。可能具有酶活力。11感谢你的观看2019年5月24 酶的催化特点酶的催化特点The Characteristic and Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reaction 12感谢你的观看2019年5月24u酶与一般催化剂的共同点酶与一般催化剂的共同点 在反应前后没有质和量的变化；在反应前后没有质和量的变化；只能催化热力学允许的化学反应；只能催化热力学允许的化学反应；只能加速可逆反应的进程，而不改变只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点反应的平衡点;用量少而催化效率高用量少而催化效率高 能降低反应活化能能降低反应活化能13感谢你的观看201
7、9年5月24催化过程与非催化过程自由能的变化14感谢你的观看2019年5月24（一）（一）酶促反应具有极高的效率酶促反应具有极高的效率 一、一、酶促反应的特点酶促反应的特点比非催化反应高比非催化反应高1081020倍，比一般催化剂高倍，比一般催化剂高1071013倍。倍。15感谢你的观看2019年5月24一种酶仅作用于一种或一类化合一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或专一性特性称为酶的特异性或专一性。*酶的特异性酶的特异性(specificity)（二）酶
8、促反应具有高度的专一性（二）酶促反应具有高度的专一性16感谢你的观看2019年5月24根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，酶的特异性可大致分为以下酶的特异性可大致分为以下3 3种类型：种类型：n绝对特异性绝对特异性(absolute specificity)：只能作用于只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物成一种特定结构的产物。n相对特异性相对特异性(relative specificity)：作用于一类作用于一类化合物或一种化学键。化合物或一种化学键。n立体结构特异性立体结构特异性(s
9、tereo specificity)：作用于立作用于立体异构体中的一种体异构体中的一种，包括旋光异构专一性和，包括旋光异构专一性和几何异构专一性几何异构专一性17感谢你的观看2019年5月24相对专一性族专一性或基团专一性：族专一性或基团专一性：它们只对反应键一侧的基团有严格要求，它们只对反应键一侧的基团有严格要求，而对反应键的另一侧基团没有要求，如而对反应键的另一侧基团没有要求，如-D-葡葡萄糖苷酶水解葡萄糖的萄糖苷酶水解葡萄糖的糖苷键，而不管糖苷糖苷键，而不管糖苷配基是什么。配基是什么。键专一性：键专一性：它们只对反应的键有要求，对键两侧的基它们只对反应的键有要求，对键两侧的基团都没有要求
10、，如酯酶催化酯键的水解，而不团都没有要求，如酯酶催化酯键的水解，而不管是乙酸乙酯还是丙酸甲酯。管是乙酸乙酯还是丙酸甲酯。18感谢你的观看2019年5月24-葡糖苷酶19感谢你的观看2019年5月24（三）（三）酶促反应的可调节性酶促反应的可调节性 对酶生成与降解量的调节对酶生成与降解量的调节 酶催化效力的调节酶催化效力的调节 通过改变底物浓度对酶进行调节等通过改变底物浓度对酶进行调节等酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方面的调节。括三方面的调节。20感谢你的观看20
11、19年5月24（四）反应条件温和，易失活（四）反应条件温和，易失活21感谢你的观看2019年5月24（五）无副反应（五）无副反应22感谢你的观看2019年5月24第二节第二节 酶的命名与分类酶的命名与分类23感谢你的观看2019年5月24一、酶的命名一、酶的命名24感谢你的观看2019年5月24一些酶的命名举例一些酶的命名举例编号编号推荐名称推荐名称系系 统统 名名 称称催催 化化 的的 反反 应应EC1.4.1.3谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸：谷氨酸：NAD+L-谷氨酸谷氨酸+H2O+NAD+脱氢酶脱氢酶氧化还原酶氧化还原酶-酮戊二酸酮戊二酸+NH3+NADHEC2.6.1.1 天冬氨酸氨天冬氨酸
12、氨L-天冬氨酸：天冬氨酸：-酮酮L-天冬氨酸天冬氨酸+-酮戊二酸酮戊二酸基转移酶基转移酶戊二酸氨基转移酶戊二酸氨基转移酶草酰乙酸草酰乙酸+L-谷氨酸谷氨酸EC3.5.3.1 精氨酸酶精氨酸酶L-精氨酸脒基水解酶精氨酸脒基水解酶L-精氨酸精氨酸+H2O L-鸟氨酸鸟氨酸+尿素尿素EC4.1.2.13 果糖二磷酸果糖二磷酸D-果糖果糖1，6-二磷酸：二磷酸：D-果糖果糖1，6-二磷酸二磷酸醛缩酶醛缩酶D-甘油醛甘油醛3-磷酸裂合酶磷酸裂合酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮+D-甘油醛甘油醛3-磷酸磷酸EC5.3.1.9 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸酮醇磷酸酮醇D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸异
13、构酶异构酶异构酶异构酶D-果糖果糖6-磷酸磷酸EC6.3.1.2 谷氨酰胺谷氨酰胺L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶ATP+L-谷氨酸谷氨酸+NH3合成酶合成酶ADP+磷酸磷酸+L-谷氨酰胺谷氨酰胺编号编号推荐名称推荐名称系系 统统 名名 称称催催 化化 的的 反反 应应EC1.4.1.3谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸：谷氨酸：NAD+L-谷氨酸谷氨酸+H2O+NAD+脱氢酶脱氢酶氧化还原酶氧化还原酶-酮戊二酸酮戊二酸+NH3+NADHEC2.6.1.1 天冬氨酸氨天冬氨酸氨L-天冬氨酸：天冬氨酸：-酮酮L-天冬氨酸天冬氨酸+-酮戊二酸酮戊二酸基转移酶基转移酶戊二酸氨基转移酶戊二酸氨基转移酶草酰乙酸
14、草酰乙酸+L-谷氨酸谷氨酸EC3.5.3.1 精氨酸酶精氨酸酶L-精氨酸脒基水解酶精氨酸脒基水解酶L-精氨酸精氨酸+H2O L-鸟氨酸鸟氨酸+尿素尿素EC4.1.2.13 果糖二磷酸果糖二磷酸D-果糖果糖1，6-二磷酸：二磷酸：D-果糖果糖1，6-二磷酸二磷酸醛缩酶醛缩酶D-甘油醛甘油醛3-磷酸裂合酶磷酸裂合酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮+D-甘油醛甘油醛3-磷酸磷酸EC5.3.1.9 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸酮醇磷酸酮醇D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸异构酶异构酶异构酶异构酶D-果糖果糖6-磷酸磷酸EC6.3.1.2 谷氨酰胺谷氨酰胺L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶ATP+L
15、-谷氨酸谷氨酸+NH3合成酶合成酶ADP+磷酸磷酸+L-谷氨酰胺谷氨酰胺25感谢你的观看2019年5月24二、酶的分类二、酶的分类26感谢你的观看2019年5月24氧化还原酶类（oxido-reductases）氧化还原酶类是催化氧化还原反应的酶，又可分为氧化氧化还原酶类是催化氧化还原反应的酶，又可分为氧化酶和脱氢酶两类。酶和脱氢酶两类。（1）氧化酶类催化）氧化酶类催化O2氧化底物的反应，生成氧化底物的反应，生成H2O2或或H2O。AH2+O2 A+H2O2 2AH2+O2 2A+2H2O（2）脱氢酶类需要辅酶脱氢酶类需要辅酶（NAD+）或辅酶或辅酶（NADP+）作为受氢体，催化底物氧化脱氢反
16、应。作为受氢体，催化底物氧化脱氢反应。AH2+NAD(P)+A+NAD(P)H+H+27感谢你的观看2019年5月24转移酶类（transferases）转移酶类催化基团从一个底物上转到另一个底物转移酶类催化基团从一个底物上转到另一个底物上的反应。上的反应。AX+B A+BX28感谢你的观看2019年5月24水解酶类（hydrolases）水解酶类催化水解反应。水解酶类催化水解反应。A-B+H2O A-OH+BH29感谢你的观看2019年5月24裂合酶类（lyases）裂合酶类催化从底物上移去一个基团，而留下双裂合酶类催化从底物上移去一个基团，而留下双键的反应或其逆反应。键的反应或其逆反应。A
17、-B A+B 30感谢你的观看2019年5月24异构酶类（isomerases）异构酶类催化各种同分异构体之间的转变。此类异构酶类催化各种同分异构体之间的转变。此类酶包括消旋酶、差向异构酶、顺反异构酶、分酶包括消旋酶、差向异构酶、顺反异构酶、分子内氧化还原酶、分子内转移酶和分子内裂解子内氧化还原酶、分子内转移酶和分子内裂解酶等。酶等。A B31感谢你的观看2019年5月24合成酶类（synthatases）合成酶类催化一切必须与合成酶类催化一切必须与ATPATP分解相偶联，并由分解相偶联，并由两种物质（双分子）合成一种物质的反应。两种物质（双分子）合成一种物质的反应。A+B+ATP A-B+A
18、DP+Pi 或或 A+B+ATP A-B+AMP+Pii32感谢你的观看2019年5月2433感谢你的观看2019年5月2434感谢你的观看2019年5月24酶的不同形式酶的不同形式35感谢你的观看2019年5月24一、一、酶的分子组成酶的分子组成蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme)辅助因子辅助因子(cofactor)金属离子金属离子小分子有机化合物小分子有机化合物全酶全酶(holoenzyme)36感谢你的观看2019年5月24*各部分在催化反应中的作用各部分在催化反应中的作用q酶蛋白酶蛋白决定反应的特异性决定反应的特异性q辅助因子辅助因子决定反应的种类与性质决定反应
19、的种类与性质 金属酶金属酶(metalloenzyme)金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。失。金属激活酶金属激活酶(metal-activated enzyme)金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。不甚紧密。37感谢你的观看2019年5月24 金属离子的作用金属离子的作用稳定酶的构象；稳定酶的构象；组成酶的活性中心；组成酶的活性中心；参与催化反应，传递电子；参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。
20、小分子有机化合物小分子有机化合物的作用的作用-VitVit B B 族、族、VitCVitC 族族在反应中起载体的作用，传递电子、质子在反应中起载体的作用，传递电子、质子或其它基团。或其它基团。38感谢你的观看2019年5月24小分子有机化合物在催化中的作用小分子有机化合物在催化中的作用尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素PP之一）之一）尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素PP之一）之一）维生素维生素B2（核黄素）（核黄素）维生素维生素B2（核黄素）（核黄素）维生素维生素B1（硫胺素）（硫胺素）泛酸泛酸硫辛酸硫辛酸维生素维生素B12生物素生物素吡哆醛（维生素吡哆醛（维生素B6之一）之一）叶酸叶酸NAD
21、+（尼克酰胺腺嘌呤二核（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶苷酸，辅酶I）NADP+（尼克酰胺腺嘌呤二核（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶苷酸磷酸，辅酶II）FMN（黄素单核苷酸）（黄素单核苷酸）FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）（黄素腺嘌呤二核苷酸）TPP（焦磷酸硫胺素）（焦磷酸硫胺素）辅酶辅酶A（CoA）硫辛酸硫辛酸钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类生物素生物素磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛四氢叶酸四氢叶酸氢原子（质子）氢原子（质子）醛基醛基酰基酰基烷基烷基二氧化碳二氧化碳氨基氨基甲基、甲烯基、甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基甲炔基、甲酰基等一碳单位等一碳单位所含的维生素所含的维生素名名称称小分子有机化合物小分子有机化合物(辅
22、辅 酶酶 或或 辅辅 基基)转移的基团转移的基团尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素PP之一）之一）尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素PP之一）之一）维生素维生素B2（核黄素）（核黄素）维生素维生素B2（核黄素）（核黄素）维生素维生素B1（硫胺素）（硫胺素）泛酸泛酸硫辛酸硫辛酸维生素维生素B12生物素生物素吡哆醛（维生素吡哆醛（维生素B6之一）之一）叶酸叶酸NAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶苷酸，辅酶I）NADP+（尼克酰胺腺嘌呤二核（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶苷酸磷酸，辅酶II）FMN（黄素单核苷酸）（黄素单核苷酸）FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）（黄素腺嘌呤二核苷酸）T
23、PP（焦磷酸硫胺素）（焦磷酸硫胺素）辅酶辅酶A（CoA）硫辛酸硫辛酸钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类生物素生物素磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛四氢叶酸四氢叶酸氢原子（质子）氢原子（质子）醛基醛基酰基酰基烷基烷基二氧化碳二氧化碳氨基氨基甲基、甲烯基、甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基甲炔基、甲酰基等一碳单位等一碳单位所含的维生素所含的维生素名名称称小分子有机化合物小分子有机化合物(辅辅 酶酶 或或 辅辅 基基)转移的基团转移的基团39感谢你的观看2019年5月24辅助因子分类辅助因子分类（按其（按其与酶蛋白结合的紧密程度与酶蛋白结合的紧密程度）辅酶辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合与酶蛋白结合疏松，可用疏松，可用透
24、析或超滤的透析或超滤的方法除去。方法除去。辅基辅基(prosthetic group):与酶蛋白结合与酶蛋白结合紧密，不能用紧密，不能用透析或超透析或超滤的方法除去滤的方法除去。40感谢你的观看2019年5月24二、酶的活性中心二、酶的活性中心必需基团必需基团(essential group)酶分子中氨基酸残酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关一些与酶活性密切相关的化学基团的化学基团，包括，包括COOH、-NH2、OH、-SH。41感谢你的观看2019年5月24或称活性部位或称活性部位(active site)，指必需基团指必需基团在空间结构上彼此靠近，组
25、成具有特定空间在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。化为产物。酶的活性中心酶的活性中心(active center)42感谢你的观看2019年5月24溶菌酶的活性溶菌酶的活性中心中心*谷氨酸谷氨酸35和和天冬氨酸天冬氨酸52是是催化基团；催化基团；*色氨酸色氨酸62和和63、天冬氨酸、天冬氨酸101和色氨酸和色氨酸108是结合基是结合基团；团；*AF为底物为底物多糖链的糖基，多糖链的糖基，位于酶的活性位于酶的活性中心形成的裂中心形成的裂隙中。隙中。43活性中心内的必需基团活性中心内的必需基团结合基团结合基团b
26、inding group催化基团催化基团(catalytic group)催化底物转变成产物催化底物转变成产物 位于活性中心以外，维持酶活性中心应有位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象所必需。的空间构象所必需。活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团44感谢你的观看2019年5月24底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基团的必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团 活性中心活性中心 45感谢你的观看2019年5月24三、酶促反应的机理三、酶促反应的机理46（二）酶（二）酶-底物复合物的形成与诱导契合假说底物复合物的形成与诱导契合假说酶底物复合物酶底物复合物 E+S E+P ES
27、 1902年，年，Henri和和Wurtz提出了酶底物复合物学说，提出了酶底物复合物学说，该学说认为，当酶催化反应时，酶首先与底物结合，生该学说认为，当酶催化反应时，酶首先与底物结合，生成酶底物复合物，然后生成产物，并释放出酶。反应用成酶底物复合物，然后生成产物，并释放出酶。反应用下式表示：下式表示：47感谢你的观看2019年5月2448感谢你的观看2019年5月24酶底物中间复合物存在的证据电子显微镜和电子显微镜和X光衍射直接观察到酶与底物的复光衍射直接观察到酶与底物的复合物。合物。酶与底物结合后光谱发生变化。酶与底物结合后光谱发生变化。酶的溶解度或热稳定性在加入底物后发生变化。酶的溶解度或
28、热稳定性在加入底物后发生变化。分离到了酶底物复合物。分离到了酶底物复合物。超离心沉降过程中，可观察到酶和底物共沉降的超离心沉降过程中，可观察到酶和底物共沉降的现象。现象。平衡透析时，观察到底物浓度在半透膜两侧浓度平衡透析时，观察到底物浓度在半透膜两侧浓度不相同。不相同。49感谢你的观看2019年5月24*诱导契合假说诱导契合假说(induced-fit hypothesis)19581958年，年，D.E.D.E.KoshlandKoshland提出诱导契合假说，提出诱导契合假说，具体内容为：具体内容为：酶分子活性中心的结构原来并非和底物的酶分子活性中心的结构原来并非和底物的结构互相吻合，但酶
29、的活性中心是柔性的而非结构互相吻合，但酶的活性中心是柔性的而非刚性的。酶与底物相互接近时，其结构相互诱刚性的。酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。导、相互变形和相互适应，进而相互结合。50感谢你的观看2019年5月2451感谢你的观看2019年5月24羧肽酶的诱导契合模式羧肽酶的诱导契合模式 底物底物52感谢你的观看2019年5月24 决定酶作用高效率的机制决定酶作用高效率的机制 1.底物的底物的“接近接近”和和“定向定向”效应效应 2.诱导契合学说诱导契合学说 3.共价催化共价催化 4.多元催化多元催化 5.表面效应表面效应53感谢你的观看2019年5月24
30、第四节 酶促反应动力学54感谢你的观看2019年5月24q概念概念研究各种因素对研究各种因素对酶促反应速度酶促反应速度的影响，并的影响，并加以定量的阐述。加以定量的阐述。q影响因素影响因素酶浓度、底物浓度、酶浓度、底物浓度、pH、温度、温度、抑制剂、激活剂和变构剂等。抑制剂、激活剂和变构剂等。研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。55感谢你的观看2019年5月24研究酶促反应动力学的意义n在研究酶的结构与功能的关系以及酶的作用机在研究酶的结构与功能的关系以及酶的作用机制时，需要动力学提供实验证据制时，需要动力学提供实验证据.n为了发挥酶催化反应的高效率
31、，寻找最有利的为了发挥酶催化反应的高效率，寻找最有利的反应条件反应条件.n为了解酶在代谢中的作用和某些药物的作用机为了解酶在代谢中的作用和某些药物的作用机制等制等.56感谢你的观看2019年5月24一、底物浓度对反应速度的影响一、底物浓度对反应速度的影响I.单底物、单产物反应单底物、单产物反应II.酶促反应速度一般在规定的反应条件下，酶促反应速度一般在规定的反应条件下，用用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示表示III.反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小（一般在（一般在5以内）时的反应速度以内）时的反应速度I
32、V.底物浓度远远大于酶浓度底物浓度远远大于酶浓度研究前提研究前提v 在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影响呈度的影响呈矩形双曲线关系矩形双曲线关系。57感谢你的观看2019年5月24当底物浓度较低时当底物浓度较低时反应速度与底物浓度成正比；反反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。应为一级反应。58感谢你的观看2019年5月24随着底物浓度的增高随着底物浓度的增高反应速度不再成正比例加速；反应反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。为混合级反应。59感谢你的观看2019年5月24当底物浓度高达一定程度当底物浓度高达一定程度反应速度不再增加
33、，达最大速度；反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应反应为零级反应60感谢你的观看2019年5月24（一）米曼氏方程式（一）米曼氏方程式酶促反应模式酶促反应模式中间产物学说中间产物学说E+S k1k2k3ESE+P61感谢你的观看2019年5月24米米氏氏方方程程的的推推导导 121kkkESSESSEt令令：Kmkkk121将将（4）代入代入（3），则，则：SKSVvmmax1kES 1kES2kEP ESEt SESES生成速度生成速度：SESEkvt11，ES分解速度分解速度：ESkESkv212即即：ESkESkSESEkt211则则：SSESESKmtE(1)经整理得经整理得：
34、SKSEmtES由于酶促反应速度由由于酶促反应速度由ES决定，即决定，即ESkv22kvES，所以所以(2)将将（2）代入代入（1）得得：SKSEkvmt2 SKSEkmt2v(3)当酶反应体系处于当酶反应体系处于恒态恒态时时：21vv 当当Et=ES时时，mVv tmEkV2(4)所以所以 62感谢你的观看2019年5月24S：底物浓度底物浓度V：不同不同S时的反应速度时的反应速度Vmax：最大反应速度最大反应速度(maximum velocity)m：米氏常数米氏常数(Michaelis constant)VmaxS Km+S 63感谢你的观看2019年5月24KmS Km值等于酶促反应速
35、度为最大反应速度一半值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是时的底物浓度，单位是mol/L。2Km+S Vmax VmaxS64感谢你的观看2019年5月24（二）（二）Km与与Vmax的意义的意义 Km值值 Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。的底物浓度。意义：意义：a)Km是酶的特征性常数之一；是酶的特征性常数之一；b)Km可近似表示酶对底物的亲和力；可近似表示酶对底物的亲和力；c)同一酶对于不同底物有不同的同一酶对于不同底物有不同的Km值。值。65感谢你的观看2019年5月24 Vmax定义：定义：Vmax是酶完全被底物
36、饱和时的反应速度，是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。与酶浓度成正比。意义：意义：Vmax=K3 E如果酶的总浓度已知，可从如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算计算 酶的酶的转换数转换数(turnover number)，即动力学常数，即动力学常数K3。66感谢你的观看2019年5月2467感谢你的观看2019年5月24Km与Vmax的测定68感谢你的观看2019年5月24二、酶浓度对反应速度的影响二、酶浓度对反应速度的影响当当SE，酶可被酶可被底物饱和的情况下，反底物饱和的情况下，反应速度与酶浓度成正比。应速度与酶浓度成正比。关系式为：关系式为：V=K3 E0 V E 当当SE时
37、，时，Vmax=k3 E 酶浓度对反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响 69感谢你的观看2019年5月24三、pH影响酶活力的机理70感谢你的观看2019年5月24四、温度对酶促反应速度的影响71感谢你的观看2019年5月24五、抑制剂对反应速度的影响五、抑制剂对反应速度的影响酶的抑制剂酶的抑制剂(inhibitor)凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白 变性的物质称为酶的抑制剂。变性的物质称为酶的抑制剂。区别于酶的变性区别于酶的变性 抑制剂对酶有一定选择性抑制剂对酶有一定选择性 引起变性的因素对酶没有选择性引起变性的因素对酶没有选择性72感谢你的观看201
38、9年5月24酶的抑制作用的意义73感谢你的观看2019年5月24 抑制作用的类型抑制作用的类型不可逆性抑制不可逆性抑制(irreversible inhibition)可逆性抑制可逆性抑制(reversible inhibition)：竞争性抑制竞争性抑制 (competitive inhibition)非竞争性抑制非竞争性抑制 (non-competitive inhibition)反竞争性抑制反竞争性抑制 (uncompetitive inhibition)74感谢你的观看2019年5月24(一一)*概念概念抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合
39、，使酶失活。这种抑制不能用透析基团相结合，使酶失活。这种抑制不能用透析 等方法去除。等方法去除。*举例举例有机磷化合物有机磷化合物 羟基酶羟基酶解毒解毒-解磷定解磷定(PAM)重金属离子及砷化合物重金属离子及砷化合物 巯基酶巯基酶解毒解毒-二巯基丙醇二巯基丙醇(BAL)75感谢你的观看2019年5月24羟基酶的抑制ROROPOX+HOEROROPOOE+HX76感谢你的观看2019年5月24巯基酶的抑制巯基酶的抑制n巯基酶巯基酶是以半胱氨酸是以半胱氨酸巯基巯基ClAsClCHCHCl+ESHSHESAsSCHCHCl+2HCl77感谢你的观看2019年5月24酶抑制的解除ESSAsCHCHCl
40、+CH2SHCHSHCH2OHESHSH+CH2SCHSCH2OHAsCHCHCl巯基酶巯基酶78感谢你的观看2019年5月24*概念概念抑制剂通常以非共价键与酶或酶抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底物复底物复合物可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑合物可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂可用透析、超滤等方法除去。制剂可用透析、超滤等方法除去。竞争性抑制竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制 79感谢你的观看2019年5月24.竞争性抑制作用竞争性抑制作用+反应模式反应模式定义定义抑制剂与底物的抑制剂与底物的结构相似结构相似，能与底物，能与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶
41、底物复合竞争酶的活性中心，从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。物的形成，使酶的活性降低。这种抑制作这种抑制作用称为竞争性抑制作用。用称为竞争性抑制作用。80感谢你的观看2019年5月2481感谢你的观看2019年5月24 *特点特点b)b)抑制程度取决抑制程度取决于抑制剂与酶于抑制剂与酶的相对亲和力的相对亲和力及底物浓度；及底物浓度；V Va)I与与S结构类似，结构类似，竞争酶的活性竞争酶的活性中心；中心；c)动力学特点：动力学特点：Vm a x不变，不变，表观表观Km增大。增大。抑制剂抑制剂 无抑制剂无抑制剂 1/V 1/S VSmaxVIK(1)SmKiiKI111m(1)VVKS
42、Vmaxmax82感谢你的观看2019年5月24*举例举例 丙二酸丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶COOH CH2 CH2COOH COOH COOH CH2 丙二酸丙二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸延胡索酸83感谢你的观看2019年5月24 磺胺类药物的抑菌机制磺胺类药物的抑菌机制与与对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸竞争竞争二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶二氢蝶呤啶二氢蝶呤啶 对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸 谷氨酸谷氨酸二氢叶酸二氢叶酸合成酶合成酶二氢叶酸二氢叶酸COOH H2N SO2NHR H2N 磺磺 胺胺 类类 药药 物物84感谢你的观看2019年
43、5月242 2.非竞争性抑制非竞争性抑制85感谢你的观看2019年5月24*特点特点a)a)抑制剂与酶活性抑制剂与酶活性中心外的必需基中心外的必需基团结合，底物与团结合，底物与抑制剂之间无竞抑制剂之间无竞争关系；争关系；b)b)抑制程度取决于抑制程度取决于抑制剂的浓度；抑制剂的浓度；c)动力学特点：动力学特点：Vmax降低，表降低，表观观Km不变。不变。抑制剂抑制剂 1/V 1/S 无抑制剂无抑制剂 iiKI11I1m(1)(1)VVKSVKmaxmax86感谢你的观看2019年5月24.反竞争性抑制反竞争性抑制87感谢你的观看2019年5月24*特点：特点：a)a)抑制剂只与抑制剂只与酶底物
44、复酶底物复合物结合；合物结合；b)b)抑制程度取抑制程度取决与抑制剂决与抑制剂的浓度及底的浓度及底物的浓度；物的浓度；c)动力学特点：动力学特点：Vmax降低，表降低，表观观Km降低。降低。抑制剂抑制剂 1/V 1/S 无抑制剂无抑制剂 88感谢你的观看2019年5月24各种可逆性抑制作用的比较各种可逆性抑制作用的比较 动力学参数动力学参数表观表观Km Km增大增大不变不变减小减小最大速度最大速度Vmax不变不变降低降低降低降低林林-贝氏作图贝氏作图斜率斜率Km/Vmax增大增大增大增大不变不变纵轴截距纵轴截距1/Vmax不变不变增大增大增大增大横轴截距横轴截距-1/Km增大增大不变不变减小减
45、小与与I结合的组分结合的组分EE、ESES作用特征作用特征无抑制剂无抑制剂竞争性抑制竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制89感谢你的观看2019年5月24六、激活剂对反应速度的影响六、激活剂对反应速度的影响90感谢你的观看2019年5月24七、变构酶的协同效应七、变构酶的协同效应91感谢你的观看2019年5月24第第 五五 节节 酶酶 的的 调调 节节The Regulation of Enzyme 92感谢你的观看2019年5月24关键酶的调节关键酶的调节93感谢你的观看2019年5月24一一、酶活性的调节、酶活性的调节94感谢你的观看2019年5月24 酶原激活的机理
46、酶原激活的机理酶酶 原原分子构象发生改变分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，水解一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽掉一个或几个短肽在特定条件下在特定条件下95感谢你的观看2019年5月24赖赖缬缬天天天天天天天天甘甘异异赖赖缬缬天天天天天天天天缬缬组组丝丝甘甘异异缬缬组组丝丝96 酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义-自我保护功能自我保护功能避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。体内代谢正常进行。
47、有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。化作用。97感谢你的观看2019年5月24一些代谢物可与酶分子一些代谢物可与酶分子活性中心外活性中心外的部位的部位可逆地结合，使可逆地结合，使酶构象改变酶构象改变，从而改变酶的催，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称变构调节。化活性，此种调节方式称变构调节。98感谢你的观看2019年5月24变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具有协同效应具有协同效应 99感谢你的观看2019年5月24天冬氨酸转氨甲酰酶（as
48、partate transcarbamylase，ATCase）ATCase是嘧啶生物合成途径的第一个酶，是嘧啶生物合成途径的第一个酶，底物对酶的结合有正协同性。该反应途径的底物对酶的结合有正协同性。该反应途径的终终产物产物CTP是是ATCase的反馈抑制剂，抑制程的反馈抑制剂，抑制程度可达度可达90%，这种抑制是降低酶对底物的亲，这种抑制是降低酶对底物的亲和力，但不影响最大反应速度。而和力，但不影响最大反应速度。而ATP是是ATCase的激活剂的激活剂，可增加酶对底物的亲和力，可增加酶对底物的亲和力，也不影响最大反应速度。也不影响最大反应速度。100感谢你的观看2019年5月24ATCase
49、催化的反应式101感谢你的观看2019年5月24ATP和和CTP对ATCase活性的影响曲线ATP可阻遏可阻遏CTP的抑制作用，它的抑制作用，它们们竞争同一结合竞争同一结合位点。位点。102感谢你的观看2019年5月24（三）（三）酶的共价修饰调节酶的共价修饰调节磷酸化与脱磷酸化（最常见）磷酸化与脱磷酸化（最常见）103感谢你的观看2019年5月24 酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化 -OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白酶蛋白104感谢你的观看2019年5月24（一）酶蛋白合成的诱导
50、和阻遏（一）酶蛋白合成的诱导和阻遏诱导作用诱导作用(induction)阻遏作用阻遏作用(repression)（二）酶降解的调控（二）酶降解的调控105感谢你的观看2019年5月24三、同工酶 同工酶就是催化同一反应，但酶分子形式不同同工酶就是催化同一反应，但酶分子形式不同的一组酶。酶分子不同可以表现为肽链的氨基酸序的一组酶。酶分子不同可以表现为肽链的氨基酸序列不同或寡聚酶的亚基组成不同。最典型的同工酶列不同或寡聚酶的亚基组成不同。最典型的同工酶是动物体内的乳酸脱氢酶（是动物体内的乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LDH），它是亚基组成不同的一组酶。），它是亚基组成不同
